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1、 水力学考试题型 判断题、选择题、填空题、作图题、计算题、 简答题和证明题 液体的主要物理性质粘滞性 粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因 。 粘滞性是理想液体和实际液体的主要区别。 牛顿内摩擦定律 -描述液体内部的粘滞力规律 牛顿内摩擦定律适用范围: 1)牛顿流体, 2)层流运动 绪论 液体的主要物理性质可压缩性: 在研究水击时需要考虑。 作用在液体上的两类作用力表面力和质量力 液体的边界条件 绪论 连续介质和理想液体 l 水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动。 本章主要考察对基本概念的理解 例:理想液体和实际液体有何区别? Chapter 1 水静力学包括静水压强和静水总压力两
2、部分内容。 通过静水压强和静水总压力的计算,我们可以求作 用在建筑物上的静水荷载。 液体在平衡状态下,质量力是有势力。 液体平衡微分方程式的三种表达形式: 重点及难点 静水压强: 掌握静水压强特性,等压面,水头的概念,以及静水压强 的计算和不同表示方法。 v重力作用下静水压强的基本公式 “水头”:表示单位重量液体含有的能量。 1 2 0 几种质量力同时作用下的液体平衡 重点及难点 压强的三种表示方法: 绝对压强,相对压强, 真空度, 要掌握绝对压强、相对压强和真空度 三者的概念和它们之间的转换关系。 v 静水总压力的计算 静水总压力求解包括求力的大小、方向和作 用点,受压面可以分为平面和曲面两
3、类。根 据平面的形状:对规则的矩形平面可采用图 解法,任意形状的平面都可以用解析法进行 计算。在计算曲面静水总压力时,要注意压 力体的绘制。 (a)三角形压 强分布图 (b)梯形压 强分布图 静水总压力大小和方向 矩形平面单位宽度受 的静水总压力是压强 分布图的面积 矩形所受总压力 方向:垂直指向受压面 解析法求作用于任意平面上的静水总压力 静水总压力的作用点一般在受压面形 心以下 静水总压力大小和方向分别由以 下两式确定 曲面上静水总压力的求解 作用于二向曲面上的静水总压力FP分解为水平 方向和垂直方向两个分力。 压力体的构成 本章要求: 1.基本概念 2.计算 3.作图 v三大方程 v连续
4、方程 v1A1= v 2A2 v能量方程 v动量方程 v 液体运动的基本概念 流动的分类、断面平均流速及流线、迹线等概念 Chapter 2 l能量方程应用注意事项: 选择统一基准面便于计算、选计算断面 、选典型点计算(压强计算采用统一标 准) 孔口恒定出流 、 毕托管、 文丘里流量计 、管嘴出流 能量方程应用: v恒定总流动量方程 a)动量方程是矢量方程,要建立坐标 系。(所建坐标系应使投影分量越多 等于0为好,这样可以简化计算过程 。) b)流速和力矢量的投影带正负号。( 当投影分量与坐标方向一致为正,反 之为负) c)等号左边为流出动量减去流入动量 。 能量方程图示 掌握总头线、测压管水
5、头线、水力坡 度的概念及水头线的绘制。 v o 1 1 v0 2 2 v 总水头线 测压管水头线 本章要求: 1.基本概念 2.计算(三大方程的联立应用) 3.作图(水头线) 恒定总流的能量方程中,包含有动能修正系数 ,这是因 为 ,层流的 值比湍流的 值 。 例 : v 液体的两种流态和判别 雷诺实验 层流 液体质点互相不混掺的层状流动。 湍流 存在涡体质点互相混掺的流动。 v流态的判别:雷诺数Re ReRecr层流 ;ReRecr 湍流 雷诺数是重要的无量纲数,它的物理意义表示惯性力与粘 滞力的比值。 Chapter 3 湍流的特征 v水头损失(沿程水头损失和局部水头损失 ) 理想液体只有
6、能量转换, 而没有能量损失 产生水头损失的两个条件 1.液体具有粘滞性(内因) 2.固体边界的影响,液体质 点间产生相对运动(外因) 沿程水头损失与切应力关系 圆管均匀层流运动及沿程水头损失的计算 l当Re2000,层流区 只与Re有关。 l当Re4000时,湍流区。决定于粘性底层厚度 与绝 对粗糙度 两者大小的关系: 沿程阻力系数的变化规律 2.过渡区 3.粗糙管区(阻力平方区) l当2000Re4000,层流到湍流过渡区,仅与Re有关.(但与层 流时的函数关系不同) 1.水力光滑区 v几个重要公式 达西公式 谢齐公式 曼宁公式 局部水头损失计算 本章要求: 1.基本概念 2.计算(水头损
7、失) 例:湍动为什么使流速分布均匀化? v简单管道水力计算 短管水力计算 自由出流 淹没出流 长管水力计算方法 Chapter 4 v管道分类 v复杂管道水力计算 本章要求: 1.基本概念 2.计算 3.作图(水头线) Chapter 5 v明渠均匀流公式 v明渠均匀流水力计算类型: v (1)求流量Q (2)求渠道糙率n (3)求渠道底坡: v (4)设计渠道断面尺寸 本章要求: 1.基本概念 2.计算 Chapter 6 水流的流态和判别 缓流、急流、临界流是对有自由表面的明 渠水流的分类;层流、紊流的分类是对所 有水流(包括管流和明渠水流)都适用 弗劳德数Fr: 弗劳德数Fr是水力学中重
8、要的无量纲数,它表示惯 性力与重力的对比关系,与雷诺数一样也是模型实 验中的重要的相似准数,雷诺数表示惯性力与粘滞 力的对比关系。 断面比能Es: 临临界流方程: 判别 指标 注判别非均匀流判别均匀流 缓 流 临界流 急 流 急缓流态判别法小结 棱柱体明渠恒定非均匀流水面曲线分析 恒定非均匀流水面曲线计算 差分方程用平均水力坡度代替某点的水力坡度 本章要求: 1.基本概念 3.作图(水面线) 2.计算 1 Chapter 7 水流由急流跨过临界水深hk到缓流,形成水面突 然跃起的特殊的局部水力突变现象称为水跃,常发 生在闸、坝的下游和由陡坡向缓坡的过渡。 棱柱体水平明渠的水跃方程 水跃函数及共
9、轭水深 (矩形断面) 本章要求: 1.基本概念 2.计算 在其它条件相同的情况下,当跃前水 深发生变化时,跃后水深如何变化? Chapter 8 l堰流与闸孔出流的流动特性和分类 l薄壁堰、实用堰、宽顶堰 l堰流水力计算 lWES堰剖面设计 l 闸孔出流水力计算。 本章要求: 1.基本概念2.计算 Chapter 9 几种衔接和消能形式的主要水流特征 降低护坦消能池的水力计算 临界式水跃衔接 远驱式水跃衔接 淹没式水跃衔接 本章要求: 1.基本概念2.计算 2、流线、迹线微分方程 3、液体质点运动的基本形式 1、速度和加速度 Chapter 12 本章要求:基本概念 流速势及等势线 流函数及其性质 流函数与流速势的关系 Chapter 14 流网及其性质 本章要求: 1.基本概念 2.计算 Chapter 15 渗流模型 达西定律及其应用范围 渗流系数 杜比公式 浸润线定性分析及其微分方程 井的分类 Chapter 18 流动相似具有三个特征 几何相似,运动相似,动力相似。 谢谢! 祝愿同学们取得 满意成绩!